Action Characteristics of EK3143 and EK3150, New Cyclohexanedione Herbicides, and Their Effects on Acetyl CoA Carboxylase Activity

신규 cyclohexanedione계 화합물 EK3143과 EK3150의 제초작용 발현특성과 Acetyl CoA Carboxylase 활성에 미치는 효과

This study was carried out to investigate the herbicidal action characteristics of EK3143 and EK3150, newly synthesized cyclohexanedione analogues, and their inhibitory effects on the acetyl-CoA carboxylase activity isolated from various plants. Sethoxydim, a typical cyclohexanedione herbicide, had a high herbicidal activity against only grasses with growth inhibition, leaf chlorosis and necrosis. EK3143 and EK3150 had a lower effect against grasses but a higher effect against broadleaf plants such as black nightshade and velvetleaf than sethoxydim had. Low rate application of EK3143 induced leaf bleaching(whitening), while high rate application induced the same symptoms as those of sethoxydim. EK3150 induced more significant whitening, additionally accompanying a curling of meristem part in broadleaf plants. A consistant tendency was observed between the growth inhibition against grasses and the senstivity of grass ACCase to these compounds, but not between herbicidal activities against broadleaf plants and the senstivity of dicotyledonous ACCase; i.e. EK3150, which had higher herbicidal activity against black nightshade and velvetleaf than EK3143 had in greenhouse, rather showed lower ACCase inhibition. In EK3150-treated barnyardgrass, growth inhibition occurred prior to decrease of photosynthetic pigments, in contrast to that of norflurazon and EK3140. These results suggest that EK3143 and EK3150 may have two target sites, ACCase and an unknown site on fatty acid synthesis related to growth inhibition and bleaching respectively, and their symptoms would be appeared in different degree by a differential binding affinity between two action sites.

신규로 합성한 cyclohexanedione계 화합물 EK3143과 EK3150의 제초작용 발현의 특성을 기존약제와 비교조사하고, 이들이 ACCase에 대해 어떠한 저해활성을 가지는지를 알아보고자 제반실험을 수행하였다. Sethoxydim은 화본과식물에만 제초효과를 가지며 생육정지와 함께 조직의 황화, 괴사가 나타난다, 반면에 Ek3143과 EK3150은 화본과식물에 대한 활성은 상대적으로 감소되었으나 까마중, 어저귀 등의 광엽잡초에 대해서는 보다 강한 활성을 가졌다. EK3143은 저농도의 보다 폭넓은 범위에서는 백화증상이, 고농도에서는 sethoxydim과 동일한 증상을 나타내었고 EK3150은 모든 농도에서 식물체의 백화를 유기시켰으며 광엽잡초의 경우 분열조직에서 그 증상이 뚜렷하였다. 이들 화합물의 화본과식물에 대한 생육저해 활성과 옥수수 ACCase에 대한 저해정도간에는 일치된 경향을 보였으나 광엽잡초인 어저귀와 까마중에 대한 ACCase 활성과 전식물체(intact plant)에서의 제초활성간에는 일치된 경향을 보이지 않았다. 즉 EK3143과 EK3150은 어저귀와 까마중의 ACCase에 대한 저해활성이 sethoxydim보다 전반적으로 높은 특징을 보이지만, 광엽잡초에 대한 제초활성이 상대적으로 높았던 EK3150이 ACCase에 대해서는 EK3143보다 오히려 낮은 저해활성을 나타내었다. 한편 색소감소 정도가 신장저해보다 빨리 나타나는 norflurazon 및 EK3140 처리에서와는 달리, EK3143과 EK3150 처리에서는 색소감소 보다 신장저해가 보다 빠르게 나타나 다른 저해양상을 보였다. 이상의 결과로 보아 EK3143 EK3150은 ACCase 이외에 다른 작용점을 추가로 저해하는 것으로 생각되며, 약간의 구조변경에따라 제초작용점간의 결합정도에 차이가 생김으로써 생육저해 또는 백화증상이 서로 비중을 달리하여 나타나는 것으로 추정된다.